2-D nitrogenerede krystaller ny potentiel rival til grafen

Forskere i Sydkorea har, for første gang, udviklet en simpel teknik til at producere en todimensionel nitrogenholdig krystal, der har kapacitet til at være en potentiel rival til grafen og silicium som halvledermaterialer.

Grafen er et todimensionelt (2D) et-atom-tykt ark af kulstofkrystaller, der har mange ekstraordinære egenskaber med hensyn til dets styrke, elektrisk og termisk ledningsevne, og optisk gennemsigtighed. Grafen viser lovende brug i nanoelektronik, brintlagring, batterier og sensorer.

Forskning i grafen i de senere år har vakt stor interesse blandt forskere om potentialet ved at syntetisere andre 2D-krystaller ved at indføre andre elementer end kulstof i grafens kulstofgitter. Motivationen bag dette er muligheden for at udvikle materialer, der kan bruges som et aktivt koblingselement i elektronik.

Atomstørrelsen og strukturen af ​​nitrogen gør det til et fremragende valg til dette formål, fordi det kan passe naturligt ind i et stærkt netværk af kulstofatomer ved at skabe bindinger (sp2), hvor elektroner deles af hele netværket.

Mens der er mange vanskeligheder i syntesen af ​​grafen, holdet af forskere ved Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) og Pohang University of Science and Technology i Sydkorea syntetiserede nitrogenerede 2D-krystaller ved hjælp af en simpel kemisk reaktion i flydende fase uden brug af en skabelon. Konventionelle metoder til dannelse af 2D-krystaller kræver brugen af ​​en sådan skabelon.

Forskerne verificerede strukturen af ​​den nitrogenerede krystal ved atomopløsning scanning tunneling mikroskopi billeddannelse og bekræftede dens halvledende karakter ved at teste den med en felteffekt transistor. Den unikke geometriske og elektroniske struktur af de nitrogenholdige krystaller gør den potentielt velegnet til brug i elektronik, sensorer og katalyse.

Dens vellykkede syntese ved hjælp af en simpel teknik kan åbne et nyt kapitel i den omkostningseffektive generation af andre 2D-materialer.

"Vi mener, at resultaterne i dette arbejde ikke kun giver overbevisende fremskridt inden for materialevidenskab og -teknologi, men også spændende potentiale for en bred vifte af praktiske anvendelser fra vådkemi til enhedsapplikationer, " siger professor Jong-Beom Baek, professor ved School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST. "Dermed, materialet ville tiltrække øjeblikkelig opmærksomhed fra en bred vifte af discipliner, på grund af dets potentielle videnskabelige og teknologiske virkninger, " han siger.